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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Phosphorsäure und kontinuierliches Filter zur Durchführung des Verfahrens
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vollständig klare Phosphorsäure herzustellen.
Das erfindungsgemässeVerfahren zielt auch darauf ab, eineDesaturierung und/oder eine beschleunigte Ausfällung der Verunreinigungen in der Säure unter den üblichen Anwendungsbedingungen hervorzurufen.
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Gewinnung einer klaren Phosphorsäure, die bereits Alkalisalze enthält.
Die Erfindung hat auch die Schaffung eines Filtrationsverfahrens zum Ziele, das bei der kontinuierlichen Filtration zur Aufnahme eines Teiles einer Kopfreaktion der Filtrationsflüssigkeiten dient, wobei diese Fraktion in das den zu filtrierenden Brei enthaltende Gefäss rückgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Phosphorsäure auf nassem Wege, bei welchem ein aus natürlichen Kalziumphosphaten, Schwefelsäure und Prozessrücklauf erhaltener Aufschlussbrei laufend filtriert wird, wobei im späteren Verlaufe der Filtration der Filterrückstand wiederholt gewaschen wird und wobei ferner mehrere Filtrate verschiedener Phosphorsäurekonzentration getrennt voneinander abgezogen und getrennt weiterverarbeitet werden, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der noch ohne Waschen ablaufenden Verfahrensteilstufe des Filtrierens aus zwei aufeinanderfolgenden Filterabschnitten zwei verschiedene Filtrate aufgefangen werden, von welchen das erste, unmittelbar im Anschluss an die Aufgabe des Aufschlussbreies auf das Filter erhaltene, trübe Filtrat in das Gefäss zurückgeführt wird,
aus welchem der zu filtrierende Brei entnommen wurde, während aus dem folgenden Filterabschnitt weitgehend klare, starke Phosphorsäure abgezogen wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird das erhaltene trübe Filtrat mit den ersten Waschwässern vermischt und das gesamte Gemisch in das Aufschlussgefäss rückgeführt.
Eine gleichzeitige Reinigung der Phosphorsäure kann erzielt werden, wenn die erhaltene, weitgehend klare, starke Phosphorsäure in einem Konditioniergefäss unter Ausfallen von Verunreinigungen behandelt wird, worauf der so anfallende Brei analog zum Aufschlussbrei laufend filtriert wird, wobei das derart erhaltene erste trübe Filtrat in das Konditionier- und/oder das Aufschlussgefäss rückgeführt wird, während aus dem folgenden Filterabschnitt weitgehend klare und reine, starke Phosphorsäure abgezogen wird. Die Ausfällung der Verunreinigungen wird vorzugsweise so vorgenommen, dass man den bei der Filtration des Aufschlussbreies anfallenden Anteil an weitgehend klarer, starker Phosphorsäure zwecks Ausfällung der Verunreinigungen in filtrierbarer Form kontinuierlich und unter Abkühlung auf die endgültige Temperatur der Weiterverarbeitung bzw.
Lagerung mindestens 3 h reifen lässt, worauf man die ausgefallenen Verunreinigungen entfernt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die Ausfällung der Verunreinigungen in Kombination mit einer chemischen Reinigung durch gegebenenfalls auch überstöchiometrischen Zusatz von Reaktionsmitteln, die mit den zu beseitigenden Ionen Niederschläge bilden, und gegebenenfalls unter Zusatz von Klärmitteln vornimmt.
Die vorgenannte chemische Reinigung kann einzeln oder in Kombination die Entfluorierung, die Entfernung der Schwefelsäure und der Kalziumionen umfassen, wobei diese Vorgänge durch Zusatz von Alkalisalzen bzw. von Kalziumsalzen oder durch Zugabe von Sulfationen durchgeführt werden können, wie dies tieferstehend näher erläutert ist.
Die Erfindung zielt auf eine Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung von konzentrierter Phosphorsäure auf nassem Wege ab, was dadurch erzielt wird, dass man entsprechend der Art des gewünschten Phosphates einen Überschuss an Alkalisalz in bezug auf die zur Entfluorierung notwendige Menge oder auch eine Mischung von Alkalisalz und eines diesem Phosphat entsprechenden Metallsalzes zusetzt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden als Alkalisalze oder Ammoniumsalze dieKarbonate und/oderSulfate benutzt, wobei die überschüssigen Sulfationen durch Zugabe von Kalziumphosphat, insbesondere in Form eines natürlichen Phosphates, entfernt werden.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf eine spezielle Vorrichtung, die bei der kontinuier- lichen Filtration entweder von roher Phosphorsäure aus dem Aufschlussgefäss oder von aus demKonditionier- gefäss kommender Säure eine gute Abscheidung der ausgefällten Verunreinigungen zu gewährleisten vermag. Die Erfindung sieht eine Modifizierung der kontinuierlichen Filter und des Filtrationskreislaufes vor, wodurch man direkt zu konzentrierten, klaren Phosphorsäurelösungen gelangen kann.
Das erfindungsgemässe kontinuierliche Filter, das eine Aufgabevorrichtung für das zu filtrierende Gut, eine Sammelzone
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sowie Zuführungen für die Waschflüssigkeiten und Ableitungen für die Filtrate enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass dieSammelzonefür starke filtrierte Säure durch eine Trennwand in zwei, den ungleichen
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den Hauptteil der Sulfationen mit Hilfe eines Kalziumsalzes, wie Kalziumkarbonat, auszufällen und, erforderlichenfalls, die Fällung mit einer viel geringeren Menge des Bariumsalzes zu Ende zu führen.
Ein besonders vorteilhaftes Kalziumsalz ist natürliches Kalziumphosphat, mit welchem die Höchstmenge an Sulfationen in Form von Kalziur. lsu1fat ausgefällt werden kann, wobei diese Ionen auch dazu benutzt werden, das Phosphat aufzuschliessen und eine zusätzliche Menge an Phosphorsäure zu erzeugen.
Wenn man das Kalziumion entfernen will, wird in der Weise vorgegangen, dass man Sulfationen zusetzt, um den Hauptteil des vorhandenen Kalzium inForm von Sulfat auszufällen und die Löslichkeit des Kalziumsulfates zu erniedrigen, u. zw. in dem Masse, in welchem die zugesetzten Ionen nicht mehr störend wirken oder sogar für später folgende Fabrikationsvorgänge erwünscht sind.
Zur Entfernung des in Form von Kiese1f1usssäure vorhandenen Fluors wird in das Konditioniergefäss ein Natrium- oder Kaliumsalz eingeführt, beispielsweise die Karbonate, die das entsprechende Alkalisilikofluorid ausfällen.
Falls es notwendig oder erwünscht ist, die gemeinsame Entfernung von Fluor oder Kalzium zu bewirken, wird die Zugabe der notwendigen Reaktionsmittel in Form eines Alkalisulfates, beispielsweise von Natrium-oder Kaliumsulfat, bewirkt. Bei dieser Vorgangsweise wird durch die Alkaliionen der Salze die Fällung von Kieselflusssäure bewirkt, während die Sulfationen eine weitergehende Kalziumsulfatfällung verursachen, weil deren Gegenwart eine Verminderung der Löslichkeit des erwähnten Salzes zur Folge hat.
Falls man eine Phosphorsäure wünscht, die bereits Alkaliphosphat enthält, wird die kombinierte Entfernung des Fluors und des Kalziums durch Zugabe eines Alkalisulfates bewirkt, wobei das Alkalisulfat im Überschuss zugesetzt und die Ausfällung des überschüssigen Sulfations durch Zugabe von natürlichem Kalziumphosphat bewirkt wird. Wenn man in dieser Weise vorgeht, wird in die Lösung eine zusätzliche Menge von Phosphorsäure eingebracht, was den Gehalt der Säure an P205 noch weiter zu steigern erlaubt. Es ist zu beachten, dass dabei ein solches Sulfat eingeführt wird, welches jenes Metallion enthält, das man in dem Salz der Phosphorsäure des Endproduktes zu haben wünscht.
Zur Erzeugung von Verbindungen von Metallphosphaten (Mischphosphaten oder Mischungen von Metallphosphaten) werden mehrere Salze oder Gemische von Salzen verschiedener Metalle eingeführt.
ImFalle einesSalzgemisches wird das inForm des Sulfates einzuführende Metall in der Weise ausgewählt, dass man auf optimale Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der jeweiligen Kosten von andem Quellen desselben Metalles oder anderer Metalle der Verbindung Bedacht nimmt. Wenn man ein Metallsalz verwendet, dessen Fluorverbindungen löslich sind, kann man eine genügende Menge des Alkalisulfates einführen, um die Ausfällung des Fluors zu gewährleisten. Diese Ausfällung kann auch vor der Konditionierung erfolgen, beispielsweise durch Einführen eines Natriumsalzes oder eines Alkalisalzes in den Fabrikationsgang der Phosphorsäuregewinnung, sei es beim Aufschluss oder erst bei einer Zwischenreaktion.
Wenn man dagegen mit ein und demselbenVorgang dieEntfluorierung und dieEntsulfatierung ausfüh- ren will, so setzt man gleichzeitig ein Natriumsalz, z. B. das Karbonat, und ein Kalziumsalz, wie das Karbonat oder noch besser das Phosphat in diesem Falle ein natürliches Phosphat, zu.
Es kann auch noch erwünscht sein, in feiner oder halbkolloidaler Suspension befindliche organische Materialien auszuflocken. In diesem Falle macht man von irgendeinem der zahlreichen bekannten Ausflockmittel Gebrauch. Man kann ebenso auch adsorbierende Stoffe, wie Aktivkohle, zusetzen, um lösliche organische Materialien zu fixieren. Es ist klar, dass diese Ausflockung allein oder auch in Kombi-
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wird beim Einbringen in mittelstarke Säure verdünnt, ruft keine Gefahr des Verlegens der Leitungen hervor und wird schliesslich wieder in das Phosphataufschlussgefäss zurückgeführt. Die konzentrierte Säure hingegen, die durch jenen Teil des Filters, der auf die Vorfilterzone folgt, filtriert wurde, ist klar und kann direkt gelagert werden.
Daraus ist zu ersehen, dass mit dieser Anordnung gewissermassen kontinuierlich mit dem zu filtrierenden Produkt eine Vorschicht geschaffen wird, und dass es möglich ist, kontinuierlich eine konzentrierte filtrierte Säure zu gewinnen und ebenso die andern üblichen Fraktionen zu erhalten, die von den nachfolgenden Waschvorgänge des Niederschlages herrühren, nämlich eine mittlere Säure vom ersten Waschvorgang, die in das Aufschlussgefäss zusammen mit der von der Vorfilterzone kommenden Fraktion zurückgeführt wird, während die durch die verschiedenen Waschwässer der weiteren erzeugten verdünnten Säuren als"Speisewasser"für die vorhergehende Waschstufe benutzt werden, wobei das reine Wasser am Kopf der letzten Waschzone aufgegeben wird.
Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die unterhalb des Vorfilterabschnittes gesammelte Säure nicht nur die dasFilter durchsetzenden Verunreinigungen-solange die auf den Filtertüchern vorhandene Schicht dies erlaubt-mit sich führt, sondern auch noch das von den Tüchern und den Innenwänden
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des Filters nach dem Waschvorgang, dem Entfernen des Niederschlages und der Reinigung der Filtertücher zurückgehaltene Wasser.
Im Hinblick auf diesen Umstand ist die klare Säure, die nach der Filtration in der auf die Vorfilterzone folgenden Zone erhalten wird, absolut nicht verdünnt, sondern zeigt vielmehr einen höheren Gehalt gegenüber jener Säure, die man erhält, wenn man von demselben Aufschlussgefäss ausgeht, aber über ein Filter ohne Vorfilterzone filtriert. Dieser Vorteil ist besonders daran zu erkennen, dass man für eine gegebene Konzentration der zu gewinnendensäure von weniger konzentrierten Breimassen ausgehen kann, wodurch man bessere Bedingungen für die Fabrikation herbeiführen kann. Dieser Vorteil tritt umso stärker hervor, je höher die gewünschte Konzentration ist.
Die Erfindung erlaubt es im übrigen, Filtertücher zu verwenden, die ein weniger enges Gewebe bilden ; dadurch werden Filtriergeschwindigkeiten ermöglicht, die viel höher sind als bei jenen Filtertüchern, die man verwenden muss, wenn man direkt zu klaren Flüssigkeiten kommen will.
Durch die kombinierte Stufe des Kühlens und des Reifens, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Fällung auf chemischem Wege, welche Massnahmen kontinuierlich auf dem endgültigen Niveau ausgeführt werden, kann man den Gehalt an Verunreinigungen auf einen Wert herabsetzen, der merklich tiefer als jener ist, den man in der gleichen Zeit bei diskontinuierlichen und aufeinanderfolgenden Behandlungsvorgängen erhält. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es daher, eine"Desaturation"von 90 < % für eine Verweilzeit zu erhalten, die ein wenig über 2 h liegt, wogegen diese Verweilzeit mindestens 12 h sein müsste, um denselben Wert dann zu erreichen, wenn die Sättigung fortschreitend erfolgt.
Diese Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind aber noch viel stärker ausgeprägt im Hinblick darauf, dass man für die Filtrationsvorgänge, u. zw. sowohl des Aufschlussbreies als auch des bei der Konditionierung erhaltenen Breies, ein Filter mit Vorfilterabschnitt verwendet. Infolge der Verwendung eines Filters mit Vorfilterzone bei der Filtration des Aufschlussbreies werden Verunreinigungen entfernt, die für die Konditionierung oder für die nachfolgende Filtration des bei dieser Behandlung erhaltenen Breies störend wirken würden, und man erhält eine viel höher konzentrierte Säure, weil ja die im Vorfilterabschnitt filtrierte Säure das von den Filtertüchern zurückgehaltene Wasser mitgeführt hat.
Bei Verwendung eines Filters mit Vorfilterabschnitt zur Filtration des bei der Konditionierung erhaltenen Breies erhält man eine Säure, die noch klarer ist und einen noch höheren Gehalt an Phosphorsäure hat, u. zw.. deshalb, weil die Säure keinerleiVerdünnung durch das von den Filtertüchern und den Wänden des Filters nach den Vorgängen des Entleerens und Reinigens des Filters zurückgehaltene Wasser erleidet.
Beim erfindungsgemässen Zusetzen eines Sulfatüberschusses samt natürlichem Kalziumphosphat erhält man eine Phosphorsäure, die ein Phosphat mit einem höheren POg-GehaIt enthält ; dabei kann man zu einer Sättigung von 501o und in den günstigsten Fällen sogar bis zu'75' der ersten Phosphorsäureazidität gelangen, indem man ein billiges Ausgangsmaterial für das Einführen der gewünschten Metallionen verwendet, woraus sich auch ein grosser Vorteil in wirtschaftlicher Hinsicht ergibt.
Die Kombination der Filtration, der Konditionierung und der Reinigung gemäss der Erfindung ergibt Vorteile, die grösser sind als die Summe der Vorteile, die man für jede einzelne dieser Stufen erhält, wobei diese Stufen getrennt wurden, um die Verhältnisse besser untersuchen zu können.
Zum besseren Verständnis des Verfahrens wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Anlage beschrieben, die zur Ausführung der Erfindung dient. Es ist jedoch klar, dass diese Ausführungsform lediglich zur Erläuterung dient, nicht aber zur Beschränkung der Erfindung, und dass man bei Ausführung derselben alle geeigneten Modifikationen anwenden kann, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
In der Zeichnung ist ein Schema dargestellt, welches in üblicher Art die zur Durchführung des Verfahrens dienende Anlage veranschaulicht und ein Vakuumfilter mit methodischen Waschvorgängen zeigt, wobei die Anzahl der schematisch dargestellten Waschvorgänge zur Vereinfachung beschränkt wurde.
Die Anlage gemäss dem dargestellten Schema weist ein Aufschlussgefäss 1 auf, dessen Inhalt durch eine Leitung 2 auf ein kontinuierliches Vakuumfilter 3, das in üblicher Art dargestellt ist, geleitet werden kann, wobei dieFilterpartie in kontinuierlicher Bewegung von links nach rechts bewegt wird. Dieses Filter umfasst eine Filtrationszone, entsprechend einem Vorfilterabschnitt 4 am Beginn des Filters und einer Sammelzone für klare Säure, die als "Zone der starken Säure" 5 bezeichnet wird, wonach eine erste Waschzone 6 oder Zone von"mittelstarker Säure"und eine zweite Waschzone oder Zone von "schwacher Säure" 7 folgen.
Ein Saugkasten 7a enthält Scheidewände 8,9, 10, die ein getrenntes Sammeln der Filterflüssigkeiten der vier Zonen erlauben ; dadurch sind vier Filterkästen voneinander abgetrennt, u. zw. ein Kasten 11 für die Säure aus dem Vorfilterabschnitt, ein Kasten 12 für die starke Säure, ein Kasten 13 für die mittlereSäure und ein Kasten 14 für die schwache Säure. Dabei sind der Kasten 11 des Vorfilterabschnittes und der Kasten 13 für die mittelstarke Säure durch
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Leitungen 15,16 an ein und denselben S augtopf 17 angeschlossen, während die Kästen 12 und 14, die den Zonen für starke und schwache Säure entsprechen, mit Saugtöpfen 18 bzw. 19 durch Leitungen 18a bzw. 19a verbunden sind.
Diese drei Saugtöpfe sind durch eine Leitung 20 an eine nicht dargestellte Vakuumleitung angeschlossen.
Vom unteren Teil der Saugtöpfe 17, 18, 19 gehen Leitungen 21, 22 und 23 aus, die barometrische Säulen zwischen den Saugtöpfen und Aufnahmebehältern 24,25 und 26 für die Aufnahme der mittelstarken Säure 24, der starken Säure 25 und der schwachen Säure 26 bilden. Eine Leitung 27 verbindet den Aufnahmebehälter 25 für starke Säure mit einem Verteilgefäss 27a, von welchem zwei Leitungen 27b, 27c ausgehen, wobei die Leitung 27b das Gefäss 27a mit dem Aufschlussgefäss 1 verbindet, wogegen sich die Leitung 27c bei 27d in zwei Leitungen teilt, wovon die eine, 27e, zu den Verbrauchstellen führt, während die andere Leitung, 27f, zu einem Konditioniergefäss 28 führt.
Eine weitere Leitung 29 verbindet den Aufnahmebehälter für mittelstarke Säure 24 mit dem Aufschlussgefäss 1, und schliesslich geht eine Leitung 30 vom Aufnahmebehälter 26 für schwache Säure aus und endigt oberhalb der ersten Waschzone 6, während oberhalb der zweiten Waschzone 7 eine Leitung 31 zur Zufuhr von reinem Wasser mündet.
DasKonditioniergefäss 28 ist mit einer oder mehreren Vorrichtungen 32 zur Einführung von Reaktionsmitteln für die Konditionierung und mit einer Rühreinrichtung 33 versehen.
Von dem Konditioniergefäss 28 geht eine Leitung 34 aus, die oberhalb eines kontinuierlichen Filters 35 mündet, welches eine Filtrationszone enthält, die einer Sammelzone für einen Vorfilterabschnitt 36 sowie einer Sammelzone von konditionierter Säure 37 entspricht, woran sich eine Waschzone 38 anschliesst. Ein Saugkasten 38a mit Trennwänden 39,40 erlaubt es, die filtrierten Flüssigkeiten in Filterkästen zu sammeln, u. zw. in einem Kasten 41 für den Vorfilterabschnitt, in einem Kasten 42 für die konditionierte Säure und in einem Kasten 43 für die Waschwässer, wobei das reine Wasser durch eine Leitung 44 am Kopf der Waschzone 38 zugeführt wird.
Der Kasten 41 für die Säure aus dem Vorfilterabschnitt und der Kasten 43 für die Waschwässer sind durch Leitungen 45 und 46 mit einem S augtopf 47 verbunden, während der Kasten 42 für die klare konditionierte, nicht verdünnteSäure durch eine Leitung 48 mit einem Saugtopf 49 verbunden ist, wobei die beidenSaugtöpfe 47,49 durch eine Leitung 50 mit einer nicht dargestellten Vakuumleitung verbunden sind.
Vom unteren Teil der Saugtöpfe 49, 47 führen Leitungen 51,52, welche barometrische Säulen bilden, zu einem Aufnahmebehälter 53 für die konditionierte Säure und zu einem Aufnahmebehälter 54 für das Gemisch von Säure aus dem Vorfilterabschnitt und Waschwasser.
Vom Aufnahmebehälter 53 wird die konditionierte Säure durch eine Leitung 55 zur Lagerung oder zur Fabrikation abgezogen. Der Aufnahmebehälter 54 für das Gemisch ist durch eine Leitung 56 mit einem Verteilgefäss 57 verbunden, von welchem eine Leitung 58 zu dem Konditioniergefäss 28 und eine Leitung 59 zum Aufschlussgefäss 1 führen.
Wie aus der vorstehend erläuterten Zeichnung hervorgeht, ist die Wirkungsweise der Apparatur wie folgt.
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zone 4 des kontinuierlichen Filters 3 ausgeleert. Im Filterkasten 11, der der Vorfilterzone 4 entspricht, wird eine trübe und durch das von den Filtertüchern und Filterwände zurückgehaltene Wasser
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während im Filterkasten 12, der der Zone der starken Säure entspricht, eine klare unverdünnte Säure gesammelt wird, welche in den Saugtopf 18 und dann durch die eine barometrische Säule bildende Leitung 22 in den Aufnahmebehälter 25 fliesst ; von dort aus wird starke Säure durch die Leitung 27 abgezogen und in das Verteilgefäss 27a geleitet, von wo aus die "Produktion" durch die Leitung 27c entweder durch 27e zur direkten Verwendung oder durch 27f zur Konditionierung abgezogen wird.
Der Überschuss an starker Säure wird durch die Leitung 27b im Kreislauf wieder dem Aufschlussgefäss 1 zugeführt.
Oberhalb der ersten Waschzone oder kurz vor dem Durchgang oberhalb der Trennwand 9 zwischen denZonen fürstarkeSäure und mittlere Säure wird auf demFilterkuchen schwache Säure, wie nachstehend erläutert wird, zerstäubt.
InderdemerstenWschvorgangzugeordnetenFilterzonewirdindemKasten13einemittelstarke Säure gesammelt, die durch die Leitung 16 in den Saugtopf 17 fliesst und von dort zusammen mit der Säure aus dem Vorfilterabschnitt durch die eine barometrische Säule bildende Leitung 21 in den Aufnahmebehälter 24 gelangt. Von dort lässt man das Gemisch durch die Leitung 29 in das Aufschlussgefäss 1 treten.
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In dem Falle, dass man nur zwei Waschvorgänge vornimmt, wie dies in der Zeichnung der Einfachheit halber dargestellt ist, führt man durch die Leitung 31 das für den zweiten Waschvorgang notwen- dige reine Wasser zu, das oberhalb oder kurz vor dem Durchgang durch die Scheidewand 10 zerstäubt wird. Wenn man mehr als zwei Waschvorgänge vornimmt, führt man durch die Leitung 31 schwache Säure, die vom dritten Waschvorgang stammt, zu, wobei derselbe Vorgang sich in den verschiedenen Stufen wiederholt und das reine Wasser am Kopf oberhalb der letzten Zone zugeführt wird.
Die in dem zugehörigenKasten 14 gesammelte schwache Säure fliesst durch die Leitung 19a in denSaugtopi 19 und von dort durch die eine barometrische Säule bildende Leitung 23 in den Aufnahmebehälter 26, von wo an die Säure abgezogen wird, um sie durch die Leitung 30 am Kopf der ersten Waschzone 6 aufzubringen.
Wie man sieht, sind die Saugtöpfe 17,18, 19 durch die Leitung 20 an dieselbe Vakuumhauptleitung angeschlossen.
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eine Konditionierung (Reinigung) ausgeführt wird, so führt man gegebenenfalls in das Gefässschematisch dargestellten Einrichtung 33, worauf man das Gemisch am Kopf des Vorfilterabschnittes 36 des Filters 35 ausfliessen lässt.
Ebenso wie bei der Filtration des Aufschlussbreies ist auch die in dem dem Vorfilterabschnitt 36 entsprechenden Kasten 41 gesammelte Säure trübe und durch das von den Filtertüchern oder Filterwänden zurückgehaltene Wasser leicht verdünnt, wogegen im Kasten 42, der der durch die Trennwände 39 und 40 begrenzten Filterfläche entspricht, die gesammelte Säure rein, vollkommen durchsichtig und unverdünnt ist und durch die Leitung 48 dem Saugtopf 49 zuströmt, von wo sie durch die eine barometrische Säule bildende Leitung 51 in denAufnahmebehälter 53 gelangt und weiter durch die Leitung 55 abgezogen wird, um sie zur Lagerung oder direkt zu Fabrikationsvorgängen oder zu Verbrauchern zu leiten.
Die im Vorfilterabschnitt 36 gesammelte Säure kommt aus dem Kasten 41 in denSaugtopf 47, wo sie sich mit den Waschwässern vermischt, die durch die im kasten 43 unterhalb der Waschzone 38 gesammelte Säure gebildet werden, wobie das reine Wasse durch die Leitung 44 am Kopf der Waschzone oder kurz vor dem Anschluss des Filtertuches zur Trennwand 40 zugeführt wird. Gewünschtenfalls kann man selbstverständlich auch weitere Waschstufen vorsehen, wobei diese Vorgänge unter Rückführung der Wässer verwirklicht werden, wie dies im einzelnen für die Filtration des Aufschlussbreies auf dem Filter 3 beschrieben ist.
Die im Saugtopf 47 aus dem Gemisch der Säure aus dem Vorfilterabschnitt und den Waschwässern entstehende Säure gelangt durch die eine barometrische Säule bildende Leitung 52 in den Aufnahmebehälter 54. Von dort an wird das Gemisch durch eine Leitung 56 zum Verteilgefäss 57 geschickt
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von dort entweder zum Aufschlussgefäss 1 über die Leitungdurch die Leitung 58 geführt oder aber auf diese beiden Gefässe 1 und 28 verteilt.
Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele angeführt, um die Wirkung des Verfahrens in quantitativer Hinsicht genauer zu erläutern. Das Beispiel 1 zeigt die Wirkung der einfachen Konditionierung, d. h. ohne chemische Fällung, die Beispiele 2-5 veranschaulichen die Wirkung der Konditionierung in Kombination mit verschiedenen Ausführungsarten der chemischen Reinigung, Beispiel 6 lässt den zusätzlichen Vorteil beim Filtrieren über ein Filter mit Vorfilterabschnitt erkennen. Die Beispiele 7,8 und 9 zeigen die Effekte bei Ausübung des Verfahrens mit den verschiedenen möglichen Kombinationen.
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halt geleitet.
Die von der Filtration kommende Säure samt den in Suspension befindlichen Stoffen wird unter ständigem Rühren gehalten, was bei einer Temperatur von 550C unter Durchleiten von Luft bewirkt wird.
Der Flüssigkeitsstand im Gefäss wird durch eine Wasserstrahlpumpe konstant gehalten, die den Brei einer kontinuierlich arbeitenden Dekantierzentrifuge zuführt, welche die Säure von den suspendierten Stoffen trennt. Im Verlaufe dieser Behandlung gibt die Säure je m fast 50 kg an festen Stoffen ab, die hauptsächlich aus Gips und Natriumsilikoflaorid bestehen. In den Lagerbecken und den zum Transport an die Verbrauchsstätten dienenden Zisternen bzw. Behältern findet praktisch keine Abscheidung mehr statt.
Beispiel 2 : Eine Phosphorsäure mit 331o P2051 die beim Aufschluss bei 750C eines marokkanischen Phosphates mit 701o Gehalt erhalten wird und die zur Herstellung eines konzentrierten Superphosphates auf nassem Wege mit einem Gehalt von 48% assimilierbarem P20Ï bestimmt ist, wird in einer Menge von 15 m3/h in ein 60 m3 fassendes, unter Rührung gehaltenes Gefäss geleitet, welches durch zirkulierendes
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Kaltwasser auf eine Temperatur von 400C gekühlt wird.
Der Gehalt an Sulfationen, ausgedrückt in H2SO4, erreicht 25 g/l, und man führt kontinuierlich je Stunde in das Gefäss 350 kg desselben marokkanischen Rohphosphates von 701o Gehalt zu.
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in %geleiteten Produkte bestimmt, worin lediglich das in Wasser lösliche P2O5 bewertet wird.
Die in einer Menge von 8 mS/h erzeugte Säure enthält je 1 insgesamt (einschliesslich der suspendier- ten Stoffe) 15 g Fluor, 26 g Sulfate, als HSO ausgedrückt, und 12 g Kalk.
In das unter Rührung gehaltene, 30 m fassende und auf 40 C gehaltene Konditioniergefäss führt man kontinuierlich 300 kg/h Schwefelsäure mit 92% H SO ein, wodurch der Phosphorsäure nahezu 35 g/l H SO zugeführt werden.
Diese Säure enthält nach kontinuierlicher Filtration unter Vakuum je 1 nur noch 11 g Fh#r, 44 g H2SO4 und 2 g Kalk. Nach ergänzender Zugabe von Schwefelsäure und Ammoniakzufuhr können die gewünschten Gehalte erreicht werden, u. zw. mit einem auf ein Minimum herabgesetzten Verlust in Form von unlöslich gewordenem P2O5.
Beispiel 4 : Eine Phosphorsäure mit 30% P2O5, die in einer Menge von 10 m3/h durch Aufschluss eines Togo-Phosphates erhalten wurde und zur Herstellung von Natriumphosphaten bestimmt ist, wird in ein auf 400C gekühltes Gefäss von 40 m3 Inhalt geleitet.
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dukt wird einer kontinuierlich arbeitenden Trockenzentrifuge zugeführt.
Bei der getrockneten Säure ist der Fluorgehalt von 30 auf 3 g/l abgesunken, während der Anteil an Gips in Suspension und die Übersättigung um 12 g/l vermindert wurden.
Die Abtrennung der bei der Neutralisation ausgefällten Verunreinigungen und die Kristallisation der Natriumsalze können in einer solchen Säure unter guten Bedingungen stattfinden.
Beispiel 5 : DerselbenSäure wie im vorhergehenden Beispiel werden in diesem Beispiel unter denselben Bedingungen 300 kg/h Kaliumsulfat zugesetzt.
Der Fluorgehalt fällt auf einen Wert bei 2 g/l ab, und ausserdem nimmt der Kalkgehalt, der im vorhergehenden Beispiel auf 6 g/l stehen geblieben war, in diesem Falle auf 2, 5 g/l nach der Abtrennung weiter ab.
Diese Säure zeigt ein sehr günstiges Verhalten sowohl für die Erzeugung von Phosphaten und Pyrophosphaten für landwirtschaftliche Zwecke oder lösliche bzw. flüssige Düngemittel sowie auch zur Erzeugung von reinen Salzen.
Beispiel 6 : Zur Veranschaulichung der Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle die Ergebnisse von Vergleichsversuchen zusammengefasst worden. Bei allen diesen Versuchen wurden die folgenden Herstellungsbedingungen eingehalten :
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<tb>
<tb> Ausgangsmaterial <SEP> : <SEP> marokkanisches <SEP> Phosphat <SEP> 750/0
<tb> P2O5-Konzentration <SEP> 30%
<tb> Temperatur <SEP> im <SEP> Aufschlussgefäss <SEP> 750C <SEP>
<tb> Dauer <SEP> 6 <SEP> h <SEP>
<tb>
Die Filtration wird mit Filtertüchern aus Einfachfäden der Porosität 6 000 (m/h/m-Luft) ausgeführt.
Für die Filtration des Breies aus dem Konditioniergefäss wird, mit Ausnahme des letzten Versuches, ein Filter mit einem Vorfilterabschnitt verwendet.
Bei der Konditionierbehandlung werden zugesetzt : für die Entsulfatierung : rohes Phosphat für die Entfluorierung allein : Natriumkarbonat für die gemeinsame Entfluorierung und Entsulfatierung : Natriumsulfat + Kalziumphosphat
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<tb>
<tb> SäureP2O5, <SEP> F2 <SEP> H2SO4 <SEP> CaO
<tb> Rohe <SEP> Säure: <SEP> Filtration <SEP> über
<tb> normales <SEP> Filter <SEP> 375 <SEP> 23,0 <SEP> 30,0 <SEP> 10,0
<tb> Filtration <SEP> über <SEP> Filter
<tb> mit <SEP> Vorfilterabschnitt <SEP> 400 <SEP> 21, <SEP> 0 <SEP> 21,0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Konditionierte <SEP> Säure <SEP> : <SEP>
<tb> Filtration <SEP> über <SEP> Filter
<tb> mit <SEP> Vorfilterabschnitt <SEP> :
<SEP>
<tb> nach <SEP> einfacher <SEP> Konditionierung
<tb> (ohne <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> Reaktionsmitteln) <SEP> 410 <SEP> 18,0 <SEP> 18,0 <SEP> 3,0
<tb> nach <SEP> Entfluorierung <SEP> allein <SEP> 425 <SEP> 2,0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 3,0
<tb> nach <SEP> Entsulfatierung <SEP> allein <SEP> 420 <SEP> 18,0 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb> nach <SEP> Entfluorierung <SEP> und <SEP> Entsulfatierung <SEP> 435 <SEP> 2,0 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Filtration <SEP> über <SEP> Filter
<tb> ohne <SEP> Vorfilterabschnitt <SEP> : <SEP>
<tb> nach <SEP> Entfluorierung <SEP> und <SEP> Entsulfatierung <SEP> 425 <SEP> 2,5 <SEP> 9,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> 7 <SEP> :P2O5% <SEP> : <SEP> 30 <SEP> -30,8 <SEP> F2% <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 85-0, <SEP> 20
<tb> H2SO4% <SEP> : <SEP> 1.70 <SEP> - <SEP> 0,80 <SEP> CaO% <SEP> :
<SEP> 0,35 <SEP> - <SEP> 0,45
<tb>
Die konditionierte Säure ist-ob mit oder ohne zwischenzeitige Lagerung - zur Erzeugung aller reiner Natriumsalze, nämlich der Ortho-, Pyro- und Polyphosphate, verwendbar.
Beispiel 9 : 10 t/h Phosphorsäure mit 3eo PZ05'wie sie beim Aufschluss von marokkanischem Phosphat mit 75% erhalten wird, werden in ein Reaktionsgefäss von 60 m3 Inhalt, das auf 400C gekühlt wird, geleitet. Diesem Gefäss werden gleichzeitig jeStunde 1500 kg desselben marokkanischen Phosphates mit 75% in gemahlener Form und 1900 kg wasserfreies Kaliumsulfat zugeführt. Der Brei wird ständig abgezogen und einer Filtration unter Vakuum zugeführt. Die filtrierte Säure, die weitgehend entsulfatiert und entfluoriert ist, enthält eine Menge von Monokaliumphosphat, die etwa 50% der theoretischen Menge (bezogen auf den p2O5-Gehalt) entspricht.
Diese Säure ist für die verschiedenen Fabrikationsvorgänge von reinen Kalisalzen oder in Kombination mit andern Metallsalzen brauchbar.
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